汽车的燃油经济性

二、汽车的燃油经济性

(一)汽车燃油经济性的评价指标

在汽车行驶过程中,因燃油消耗所需的费用约占行驶总成本的40%,因此提高汽车的燃料经济性,可以减少汽车的燃料消耗,降低汽车消耗成本。汽车的燃油经济性是指汽车以最小的燃料消耗完成单位运输工作量的能力。汽车燃油经济性的评价指标主要有以下三种。

1.单位行驶里程的燃油消耗量

当燃油按照质量计算时,燃油消耗量的单位为kg/100km;当按照容积计算时,燃油消耗量的单位为L/100km。

单位行驶里程的燃油消耗量只考虑了行驶里程,没有考虑车型与载重量的差别,所以只能用于比较同类汽车或者同一辆汽车的燃油经济性。其数值越小,汽车燃油经济性越好。

2.单位运输工作量的燃油消耗量

若燃油按照质量计算,则该指标单位对于载重汽车为kg/(100t·km),对于客车为kg/(1 000人·km);若燃油按照容积计算,则该指标单位对于载重汽车为L/(100t·km),对于客车为L/(1 000人·km)。

该指标可以用来比较不同类型、不同装载质量汽车的燃油经济性。其数值越小,汽车燃油经济性就越好。

3.消耗单位燃油所行驶的里程

美国采用消耗单位燃油所行驶的里程的评价方法,单位为mile/USgal,是指每消耗一加仑燃油能行驶的英里数(1mile=1.61km,1USgal=4.55L)。其数值越大,汽车燃油经济性越好。

(二)汽车燃油经济性的影响因素

发动机的燃油消耗率,一方面取决于发动机的种类、设计制造水平;另一方面又与汽车行驶时发动机的负荷率有关。下面分别从汽车结构和使用两个方面讨论影响汽车燃油经济性的因素。

1.汽车结构因素

1)发动机方面

(1)发动机的种类。

电控燃油喷射发动机的燃油喷射控制是根据运行工况确定控制策略,利用从传感器获得的信息,计算出需要的喷油量,在设定的喷油时刻通过控制喷油器实现燃油喷射,燃油经济性好。目前比较先进的汽油机缸内直喷稀薄燃烧,采用二次喷射技术,利用较浓的混合气引燃气缸内的稀薄混合气,从而实现气缸内的稀薄燃烧,进一步降低发动机的油耗。

(2)发动机的压缩比。

发动机的压缩比提高、热效率增加,从而提高发动机的动力性和经济性,发动机油耗率有所降低。但提高到一定程度后,汽油机压缩比会发生爆燃,并且会增加NOx的排放量,所以对于压缩比的提高程度有一定限制。

(3)选用小排量发动机、提高发动机的负荷率。

由发动机的负荷特性可知,在转速一定的条件下,负荷率在80%~90%时,有效耗油率最低。发动机在中等转速、较高负荷率下工作时,其燃料经济性较好。因此,在保证动力性足够的前提下,汽车上不宜装用大功率的发动机,以提高发动机的功率利用率,降低汽车的燃油消耗量。

(4)改善发动机的燃烧过程。

为了改善汽油机的燃烧过程,主要趋向是采用稀薄混合气分层燃烧,其空燃比可超过18%。分层燃烧既能显著提高燃油经济性,又可以降低排放污染。

2)传动系统的影响

(1)变速器的影响。

变速器可分为手动机械式变速器(MT)、自动液力变速器(AT)和无级变速器(CVT)、双离合变速器(DSG)。其中,双离合变速器效率高、机械损耗小、控制比精确,比同等级手动机械式变速器省油。

在一定的行驶条件下,变速器应尽量采用较高的挡位,这样发动机的负荷率较高,有效燃料消耗率较低,汽车的燃油经济性较好。

(2)主减速器传动比的影响。

主减速器传动比较小时,在相同的道路条件和车速下,可以降低发动机的燃料消耗率,有利于提高汽车的燃料经济性。

(3)传动系统的机械效率。

传动系统的机械效率越高,传动过程中的功率损失越小,汽车的燃料消耗率也随之降低。

3)汽车质量的影响

汽车质量会影响滚动阻力、上坡阻力和加速阻力,因此会影响燃油经济性。降低汽车质量是降低油耗最有效的措施之一。

在减小汽车质量方面采取的措施主要有采用高强度轻质材料,如高强度低合金钢、铝合金、塑料、树脂和各种强化纤维等材料来制造汽车零件;改进汽车结构,如采用前轮驱动、承载式车身等;使各种零件薄壁化和小型化。汽车的轻量化、小型化也是汽车工业的发展方向之一。

4)汽车外形与轮胎

流线型的车身外形可以减小空气阻力系数,特别是对高速行驶的汽车有显著的节油效果。例如,某汽车空气阻力系数由0.5下降至0.3,可使油耗降低22%左右。

大家公认的子午线轮胎的综合性能较好,尤其是其滚动阻力小,与一般斜交胎相比,可节油6%~8%。

2.汽车使用因素的影响

1)汽车的技术状况

为了保持汽车的技术状况良好,必须正确遵守保修规范。正确保养发动机、底盘和轮胎,选择质量好的燃料和润滑油,保持正常的胎压等,都可以提高发动机性能并降低汽车的行驶阻力,从而降低汽车的燃料消耗量。

2)驾驶操作技术水平

(1)发动机的起动升温。

冬季刚起动发动机时,机油需要经过一段时间才能润滑各个部件,所以车辆预热是有必要的,可以原地怠速2~5min或者怠速慢行1~2km,先让发动机热起来,再慢慢均匀加速行驶。若长时间原地怠速,不仅会增加油耗,还会污染环境。

(2)汽车起步加速。

试验表明,发动机水温上升到40℃以上再起步,具有较好的节油效果。机体温度低时燃料雾化不良,燃烧不完全;此外机油黏度大,摩擦损失功率增加,因而特别耗油。冬季汽车起步后可根据气温适当延长低挡行驶时间,直到水温和各总成温度上升至正常后,方可进入正常行驶。

(3)汽车行驶速度。

汽车满载在良好路面上行驶时,存在一个使等速燃料消耗最小的车速,即技术经济车速。车速高于或低于经济车速,均会使汽车等速油耗增加。不同车型的经济车速可通过试验获得。

(4)加速踏板的使用。

汽车行驶时,加速踏板要轻踏,柔和控制,减少加速泵供油的机会且避免空踩加速踏板。试验表明,每空踩一次加速踏板,就要耗油3~5mL。

3)运行条件的影响

汽车的运行条件包括气候、地理位置和道路条件等,这些条件对汽车燃料经济性的影响很大。